PEMANFAATAN ARANG AKTIF TEMPURUNG KELAPA SEBAGAI ADSORBEN SULFIDA DALAM LIMBAH CAIR PABRIK TAHU SKRIPSI Oleh : Maimunah Noer Aini NIM 081810301029 JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL 2014
PEMANFAATAN ARANG AKTIF TEMPURUNG KELAPA SEBAGAI ADSORBEN SULFIDA DALAM LIMBAH CAIR PABRIK TAHU SKRIPSI Diajukan guna melengkapi tugas akhir dan memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Studi Kimia (S1) dan mencapai gelar sarjana Sains Oleh : Maimunah Noer Aini NIM 081810301029 JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL 2014 ii
PERSEMBAHAN Skripsi ini saya persembahkan untuk: 1. Ayahanda Drs. Irianto dan Ibunda Dra. Juyyinah, terima kasih sedalamdalamnya atas rangkaian doa, cinta, kasih sayang, pengorbanan, kesabaran, keikhlasan, serta motivasi yang telah diberikan dengan tulus ikhlas untuk ananda hingga ananda bisa meraih semua ini, semoga Allah SWT senantiasa mencurahkan Rahmat dan Karunia-Nya baik di dunia maupun di akhirat; 2. adikku tersayang M. Ghullam Taufik Kamil. Terimakasih atas semua kasih sayang, doa, semangat dan dukungan yang selalu diberikan untukku; 3. guru-guru di MI Miftahul Huda II, MTsN Banyuwangi II, SMA Negeri 1 Giri, serta dosen-dosen di Jurusan Kimia FMIPA UNEJ yang telah memberikan ilmu dan membimbing dengan penuh kesabaran; 4. Almamater tercinta, Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember. iii
MOTTO Sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah selesai (dari suatu urusan masalah), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain). (terjemahan Surat Al-Insyirah ayat 6-7) *) Sahabatmu adalah kebutuhan jiwamu yang tepenuhi. Dialah ladang hatimu,yang kau taburi dengan kasih dan kau panen dengan penuh rasa terima kasih. Kau menghampirinya dikala hati lapar dan mencarinya saat jiwa membutuhkan kedamaian. Janganlah ada tujuan lain dari persahabatan kecuali saling memperkaya jiwa. **) *) Departemen Agama Republik Indonesia. 2002. Al Qur an dan Terjemahannya. Surabaya: CV Mekar Surabaya. **) Kahlil Gibran. 2007. Sang Nabi ( Terjemahan, Judul Asli: The Prophet). Yogyakarta: Jejak. iv
PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Maimunah Noer Aini NIM : 081810301029 menyatakan dengan sesungguhnya bahwa karya ilmiah yang berjudul Pemanfaatan Arang Aktif Tempurung Kelapa Sebagai Adsorben Sulfida dalam Limbah Cair Pabrik Tahu adalah benar-benar hasil karya sendiri, kecuali jika dalam pengutipan substansi disebutkan sumbernya, dan belum pernah diajukan pada institusi manapun, serta bukan karya jiplakan. Saya bertanggung jawab atas keabsahan dan kebenaran isinya sesuai dengan sikap ilmiah yang harus dijunjung tinggi. Demikian pernyataan ini saya buat sebenarnya, tanpa adanya tekanan dan paksaan dari pihak maupun serta bersedia mendapat sanksi akademik jika ternyata di kemudian hari pernyataan ini tidak benar. Jember, 2014 Yang menyatakan, Maimunah Noer Aini NIM 081810301029 v
SKRIPSI PEMANFAATAN ARANG AKTIF TEMPURUNG KELAPA SEBAGAI ADSORBEN SULFIDA DALAM LIMBAH CAIR PABRIK TAHU Oleh Maimunah Noer Aini NIM 081810301029 Pembimbing Dosen Pembimbing Utama : Asnawati, S.Si., M.Si. Dosen Pembimbing Anggota : Novita Andarini, S.Si, M.Si vi
PENGESAHAN skripsi berjudul Pemanfaatan Arang Aktif Tempurung Kelapa Sebagai Adsorben Sulfida dalam Limbah Cair Pabrik Tahu telah diuji dan disahkan oleh Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember pada: hari, tanggal : tempat : Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Ketua (DPU), Tim Penguji Sekertaris (DPA), Asnawati, S.Si., M.Si. Novita Andarini, S.Si., M.Si NIP. 196808141999032001 NIP. 197211122000032001 Anggota Tim Penguji Penguji I, Penguji II, Tanti Haryati, S.Si., M.Si NIP. 198010292005012002 Yeni Maulidah Muflihah, S.Si, M.Si NIP. 198008302006042002 Mengesahkan Dekan Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember, Prof. Drs. Kusno, DEA., Ph.D NIP. 196101081986021001 vii
RINGKASAN Pemanfaatan Arang Aktif Tempurung Kelapa Sebagai Adsorben Sulfida dalam Limbah Cair Pabrik Tahu; Maimunah Noer Aini, 081810301029; 2014: 41 halaman; Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember. Proses dalam produksi industri tahu menghasilkan limbah padat dan limbah cair. Limbah padat industri sudah bisa dimanfaatkan sebagai bahan makanan ternak, sedangkan limbah cair masih belum banyak dimanfaatkan. Ditinjau dari bahan baku dan bahan tambahan dalam pembuatan tahu maka limbah cair industri tahu mengandung bahan-bahan organik yang mudah mengalami biodegradasi. Protein yang ada dalam limbah tahu mengandung senyawa sulfur yang dapat dioksidasi oleh mikroorganisme menjadi sulfida. Zat inilah yang menyebabkan bau busuk dan keruh pada limbah cair tahu. Hal ini dikhawatirkan akan menyebabkan kualitas lingkungan perairan disekitar industri tahu menjadi terganggu oleh sebab itu diperlukan pengolahan limbah sebelum dibuang keperairan. Salah satu metode pengolahan limbah yang dapat digunakan untuk mengurangi kandungan sulfida dalam limbah cair pabrik tahu adalah metode adsorpsi. Adsorpsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas) terikat pada padatan dan akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan padatan tersebut. Adsorben yang digunakan dalam penelitian ini adalah arang aktif komersil dari tempurung kelapa. Kelebihan dari arang aktif ini adalah memilki jumlah pori-pori yang banyak sehingga dapat melakukan proses adsorpsi lebih tinggi, namun perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk (i) mengetahui pengaruh variasi faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi (ukuran partikel adsorben, pemanasan adsorben, massa adsorben, dan waktu kontak) arang aktif dalam viii
mengurangi kadar sulfida dalam limbah cair tahu. (ii) mengetahui prosentase penurunan kadar sulfida dalam limbah cair tahu menggunakan arang aktif yang telah dioptimasi. Sampel limbah cair pabrik tahu diperoleh dari limbah cair pabrik tahu yang ada di Kecamatan Gebang, Jember. Pengambilan dilakukan setelah proses produksi, sebelum dibuang keperairan. Arang aktif yang digunakan dilakukan optimasi dengan menentukan ukuran partikel optimum; kemudian dilakukan penentuan suhu pemanasan optimum pada arang aktif ukuran partikel optimum; selanjutnya arang aktif dengan ukuran partikel dan suhu pemanasan optimum dilakukan penentuan massa optimum; setelah diperoleh arang aktif dengan ukuran partikel, suhu pemanasan, dan massa optimum kemudian dilakukan penentuan waktu kontak optimum. Hasil arang aktif dengan ukuran partikel, suhu pemanasan, massa, dan waktu kontak optimum kemudian dikontakkan dengan sampel limbah cair tahu untuk mengurangi kadar sulfida secara optimum. Hasil optimasi parameter optimum arang aktif diperoleh bahwa arang aktif yang digunakan untuk proses adsorpsi adalah arang aktif dengan ukuran partikel 70 mesh, tanpa melalui proses pemanasan, dengan massa arang aktif sebesar 1.2 gram dan waktu kontak arang aktif selama 30 menit dalam 20 ml sampel (limbah cair pabrik tahu). Kandungan sulfida dalam sampel sebelum dikontakkan dengan arang aktif (awal) adalah sebesar 0.169 mg/l, setelah sampel dikontakkan dengan arang aktif kondisi optimum kadar sulfida berkurang hingga 0.011 mg/l atau dengan prosentase penurunan sebesar 93.46%. ix
PRAKATA Puji syukur alhamdulillah ke hadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Pemanfaatan Arang Aktif Tempurung Kelapa Sebagai Adsorben Sulfida dalam Limbah Cair Pabrik Tahu. Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan strata satu (S1) pada Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Penyusunan skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Prof. Drs. Kusno, DEA, Ph.D selaku Dekan Fakultas MIPA Universitas Jember; 2. Dr. Bambang Piluharto, S.Si., M.Si. selaku ketua Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Jember; 3. ketua laboratorium kimia analitik yang telah memberi izin menggunakan ruangan laboratorium untuk melakukan penelitian; 4. Asnawati, S.Si., M.Si. selaku Dosen Pembimbing Utama, Novita Andarini, S.Si., M.Si selaku Dosen Pembimbing Anggota, yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran serta perhatiannya untuk memberikan dukungan, dan pengarahan demi terselesaikannya penulisan skripsi ini; 5. Tanti Haryati, S.Si., M.Si selaku Dosen Penguji I dan Yeni Maulidah Muflihah, S.Si, M.Si selaku Dosen Penguji II, yang telah meluangkan waktunya guna menguji, serta memberikan kritik dan saran demi kesempurnaan skripsi ini; 6. Drs. Mukh. Mintadi selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan pengarahan dalam pemilihan mata kuliah selama masa perkuliahan; 7. bapak dan ibu dosen-dosen FMIPA UNEJ, dan dosen-dosen Jurusan Kimia khususnya yang telah banyak memberikan ilmu dan pengetahuan; x
8. Mas Edi, Bapak Dulkolim, Bapak Maryono, Bapak Darma, Bapak Syamsul, dan Ibu Sari, selaku staf dan teknisi laboratorium Jurusan Kimia FMIPA UNEJ; 9. semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu. Penulis menerima segala bentuk kritik dan saran yang sifatnya membangun. Akhirnya penulis berharap, semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan. Jember, 2014 Penulis xi
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN SAMPUL... i HALAMAN JUDUL... ii HALAMAN PERSEMBAHAN... iii HALAMAN MOTO... iv HALAMAN PERNYATAAN... v HALAMAN PEMBIMBING... vi HALAMAN PENGESAHAN... vii RINGKASAN... viii PRAKATA... x DAFTAR ISI... xii DAFTAR TABEL... xv DAFTAR GAMBAR... xvi DAFTAR LAMPIRAN...xvii BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 4 1.5 Manfaat Penelitian... 4 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Proses Pembuatan Tahu... 5 2.2 Sulfida dan Siklus Sulfur dalam Daur Biogeokimia... 6 2.3 Arang Aktif... 7 2.4 Arang Aktif Tempurung Kelapa... 9 xii
2.5 Adsorpsi... 12 2.6 Spektrofotometer UV-Vis... 14 2.7 Metode Metilen Biru... 18 BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian... 20 3.2 Prosedur Penelitian... 20 3.3.1 Diagram Alir Penelitian... 20 3.3 Alat dan Bahan... 21 3.3.1 Alat... 21 3.3.2 Bahan... 21 3.4 Prosedur Kerja... 21 3.4.1 Metode Sampling... 21 3.4.2 Preparasi Bahan... 21 a. Pembuatan Larutan Induk Sulfida 100 mg/l... 21 Pembuatan Larutan Standar Sulfida (0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 0,1 dan 2,0 mg/l)... 22 b. Pembuatan Larutan NaOH 0,25 M... 22 c. Pembuatan Larutan HCl 3 M dan 0,2 M... 22 d. Pembuatan Larutan p-aminodimetilanilin 0,0034 M... 22 e. Pembuatan Larutan FeC1 3 0,003 M... 22 3.4.3 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum... 23 3.4.4 Parameter yang Ditentukan... 23 a. Pembuatan Kurva Kalibrasi... 23 b. Penentuan sulfida dalam sampel... 23 3.4.5 Preparasi Adsorben... 24 a. Penentuan Ukuran Partikel Optimum Arang Aktif... 24 b. Penentuan Pemanasan Optimum Arang Aktif... 24 c. Penentuan Massa Optimum Arang Aktif... 24 d. Penentuan Waktu Kontak Optimum Arang Aktif... 25 xiii
e. Penurunan Kadar Sulfida... 25 f. Perhitungan Penurunan Kadar Sulfida... 25 BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Kandungan Sulfida dalam Sampel... 26 4.2 Hasil Pengujian Beberapa Variabel pada Arang Aktif... 27 4.2.1 Penentuan Ukuran Partikel Arang Aktif Optimum... 27 4.2.2 Penentuan Pemanasan Arang Aktif Optimum... 29 4.2.3 Penentuan Massa Arang Aktif Optimum... 30 4.2.4 Penentuan Waktu Kontak Optimum Arang Aktif... 31 4.3 Kurva Kalibrasi... 33 4.4 Penurunan Kadar Sulfida dalam Limbah Cair... 34 BAB 5. PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 36 5.2 Saran... 36 DAFTAR PUSTAKA... 37 LAMPIRAN xiv
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Kemampuan Arang Aktif Tempurung Kelapa sebagai Adsorben... 12 Tabel 4.1 Kandungan Sulfida yang ada dalam Limbah Cair Pabrik Tahu... 27 Tabel 4.2 Penurunan Kadar Sulfida dalam Sampel... 35 xv
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Struktur Fisik Arang Aktif... 9 Gambar 2.2. Struktur Kimia Karbon Aktif... 10 Gambar 2.3 Komponen dalam Spektrofotometer UV-Vis... 15 Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian... 20 Gambar 4.1 Penentuan Ukuran Partikel Arang Aktif dangan Volume 20 ml, Massa Arang Aktif 1 gram, Waktu Kontak Selama 30 Menit... 28 Gambar 4.2 Penentuan Suhu Pemanasan Arang Aktif selama 30 menit, Ukuran Partikel Arang Aktif 70 mesh, Massa 1 gram, Volume Sampel 20 ml, Waktu Kontak 30 Menit... 29 Gambar 4.3 Penentuan Massa Arang Aktif dangan Ukuran Partikel Arang Aktif 70 mesh, Tanpa Pemanasan, Volume Sampel 20 ml, Waktu Kontak Selama 30 Menit... 31 Gambar 4.4 Penentuan Waktu Kontak Arang Aktif dangan Menggunakan Ukuran partikel 70 mesh, Tanpa Pemanasan, Massa Sebesar 1.2 gram, Volume sampel 20 ml... 33 Gambar 4.5 Kurva Kalibrasi Larutan Standar Sulfida dangan Panjang Gelombang Maksimum (λ maks ) sebesar 468 nm... 34 xvi
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran A. Absorbansi Senyawa Kompleks Sulfida pada Panjang Gelombang 400-700 nm... 42 Lampiran B. Absorbansi Sulfida Dalam Limbah Cair Tahu... 44 Lampiran C1. Penentuan Ukuran Partikel Optimum Arang Aktif yang Digunakan untuk Adsorpsi Sulfida dalam Limbah Cair Pabrik Tahu... 46 Lampiran C2. Penentuan Suhu Optimum Arang Aktif yang Digunakan untuk Adsorpsi Sulfida dalam Lirnbah Cair Pabrik Tahu... 48 Lampiran C3. Penentuan Massa Optimum Arang Aktif yang Digunakan untuk Adsorpsi Sulfida dalam Limbah Cair Pabrik Tahu... 51 Lampiran C4. Penentuan Massa Optimum Arang Aktif yang Digunakan untuk Adsorpsi Sulfida dalam Limbah Cair Pabrik Tahu... 54 Lampiran C5. Penurunan Kandungan Sulfida dalam Limbah Cair Pabrik Tahu Setelah Melalui Adsorpsi Menggunakan Arang Aktif Tempurung Kelapa yang Telah Melalui Proses Optimasi Beberapa Variabel... 57 xvii